“三下”压煤条带开采应用浅析.doc

“三下”压煤条带开采应用浅析 茹慧民 （义煤集团洛阳煤业有限公司） 摘 要某矿采区中央有一梯形煤柱，占有资源且影响采区回采布置，通过分析应用“三下”压煤条带法开采，合理解决了煤柱回收及工作面回采布置的难题，为矿井合理开采“三下”煤柱积累了经验。 关键词 三下压煤 条采 采宽 留宽 1、 概述 某矿，年产15万吨，主采山西组二1煤，煤层倾角24，煤层均厚3.2m，上覆岩层硬度中等偏下；现开采最后一个采区下山采区，采区范围450m（走向）350m（倾向），平均采深220m，在采区地表中央沿倾向有一灌渠贯穿采区，形成上宽100m下宽160m的梯形煤柱，给工作面布置及回采造成很大的影响，同时占有资源；为合理开采资源，减少资源浪费，决定采用条带法回采此煤柱。 2、 开采方法选择 因梯形煤柱沿倾向将采区分成两块，工作面沿走向回采时必须过煤柱，形成煤柱两侧大工作面推进，过煤柱时条采推进。根据条采的两种形式走向条带和倾斜条带；当采用走向条采时，长条煤柱沿走向留设，煤柱易片帮失稳，但有利于工作面连续推进；当采用倾斜条采时，煤柱沿倾斜布置较稳定，但工作面沿走向推进时搬家次数较多，不利于生产。根据矿井采煤方法实际及煤柱的形状，采用走向垮落条带开采有利于回采布置及煤柱回收。 3、 条带合理采留宽的确定 3．1、条带采留宽的影响因素 采深煤层开采深度越大，作用于条带煤柱上的上覆岩层的压力也越大，需留设的煤柱越宽，因此，在煤层采深小于安全采深的情况下，条带开采的深度是影响采留宽的首要因素。采高采高越大，留设的煤柱越易失稳，需留设的煤柱应越宽；一般用宽高比来表示煤柱的稳定性，当宽高比大于5时，认为煤柱是稳定的。保护级别保护级别越高，允许的地表变形越小，则留设的煤柱就应越宽，反之小一些。煤层强度煤层的抗压强度越大，则支撑上覆岩层的能力越大，则留设的煤柱就可小一些。 来压步距由于条采是相间留设的煤柱支撑上覆岩层，直接顶及老顶的强度及工作面全采时的来压步距直接影响条采的采留宽。 采留宽采宽和留宽是相互影响相互制约的，采宽大，作用于煤柱上的压力就大，留设的煤柱就要宽一些。回采率从煤碳回收考虑，采宽越宽、留宽越窄越好；从保护角度考虑，采宽越窄、留宽越宽越好。按国内外条采经验，回采率应在4070之间。 3．2、合理采留宽的确定 3．2．1、采宽的确定 条带开采的目的是在保证地面建筑物安全的条件下，尽可能地提高回收率，而采出宽度的增加必然影响保留煤柱的稳定性及地表的移动和变形。合理的采出宽度应保证开采后地表移动不出现波浪起伏状，而呈单一平缓的下沉盆地。地表移动是否出现波浪起伏状态，与采宽和采深有关。根据现有理论及实践，地表不出现波浪起伏状下沉盆地时，条采的采出宽度由下式确定 式中，b条带开采采出宽度，m； H开采深度，m；平均采深220m。 根据矿井回采的实际及国内外条采实践，取条采采出宽度b为30m（含上下巷）。 3．2．2、留宽的确定 留宽应使煤柱本身有足够的强度与稳定性，以便能有效地支撑上覆岩层的载荷。 （1）、按强度计算 根据英国A.H.Wilson理论研究，条采留设煤柱上实际载荷应小于煤柱所能承受的极限载荷，当采出宽度小于0.6H时，长条煤柱留设宽度由下式求得 式中α条采留设宽度，m； b条采采出宽度，m； H采深，m； h采高，m。 本矿b为30m，H为220m，h为3.2m，计算得α≥13.3m，取30m。 （2）、按稳定性要求验算 保留条带的稳定性与保留条带煤柱的宽度α与高度h有关，宽高比愈大，煤柱愈稳定；根据国内外条采经验，采用垮落法条采时宽高比应大于5，即 本矿宽高比为9.4，满足要求。 （2）、按有无核区验算 采出条带采出后，留下的条带煤柱支撑采出条带和留设条带上覆岩层的全部荷载，在留设煤柱宽度α内形成两个区域，煤柱两侧的煤体为屈服区，发生塑性变形，中间煤体为弹性变形区，称煤柱核区，根据国内外条采实践，屈服区宽度y与采深H和采厚h关系如下 y0.005hH 根据实测资料，煤柱核区的宽度S≥8.4m，为可靠计条带煤柱的宽度α应满足下式要求 本矿井计算得15.5m，＜30m，留宽满足要求。 （3）、按采出率验算 根据国内外条采实践，采出率一般为 由本矿采留宽计算为采出率为0.50，符合要求。 根据以上计算，取最大值30m为留设煤柱宽度。 则条采各参数为采宽30m，留宽30m，采出率50；此采留宽符合条带法开采煤柱的普遍经验值。选取的参数应根据生产实际进行调整，保证地表移动与变形结果小于“三下”开采规程中所允许的最大变形值。 4、条采注意示项 1、尽量不在煤柱中穿切巷道，以免降低煤柱的强度； 2、回采过程中要严格控制煤柱宽度，不得随意缩小煤柱尺寸； 3、尽量采用上行开采，避免煤柱受重复采动影响； 4、当地表移动与变形超过规程规定时，可以采用减小开采厚度的措施； 5、对采空区进行有限充填及对回采巷道打锚杆，均可改善条采效果； 6、因采空区不能充分充填，采空区气体需重点防范。 5、结语 条带开采具有布置简单，回采方便，能有效保护地面构筑物等优点，在矿井煤柱回采中具有现实意义。本矿井通过条带开采合理采留宽的选取及实施，解决了资源回收及工作面回采布置的难题，积累了同类地层条带法开采“三下”压煤的经验。 主要参考文献[1] 采煤新技术应用实务全书，安徽音像出版社 [2] 三下采煤新技术应用与煤柱留设及压煤开采规程实用手册，中国煤炭出版社； [3] 建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程，煤炭工业出版社。 4